DE60112225T2

DE60112225T2 - Schuhwerk mit bewegungssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60112225T2
Application number: DE60112225T
Authority: DE
Inventors: F. John SWIGART
Original assignee: Nike International Ltd
Current assignee: Nike International Ltd
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: ATE300202T1; US6457262B1; WO2001070061A3; CN1383364A; WO2001070061A2; EP1209992B1; DE60112225D1; US20020053146A1; EP1209992A2; KR20020007412A; AU2001250846A1; CN100455228C; CN1174694C; CN1589692A; KR100669583B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fußbekleidungsgegenstand, der ein sich dynamisch änderndes Bewegungssteuer- und Polsterblasensystem aufweist. Das Blasensystem sorgt für ein sich änderndes Maß an Widerstand gegenüber einer Bewegung von einer Seite zur anderen in Abhängigkeit von der Stärke dieser Bewegung beim Gehen, Laufen oder bei der Teilnahme an anderen sportlichen Aktivitäten.
Hintergrund der Erfindung
Der typische Laufschritt bringt es mit sich, dass der Läufer auf dem seitlichen hinteren Rand der Fußbekleidung im Fersenbereich landet, worauf eine Einwärtsdrehung zur Mitte folgt, wenn der Fuß weiterschreitet. Mit fortgesetztem Schritt beendet der Fuß die Einwärtsdrehung und beginnt der Fuß sich aufwärts zu drehen, während er sich nach vorne bewegt, so dass der Fuß eine neutrale Position in der Mitte erreicht. Von der Mitte aus bewegt sich der Fuß nach vorne zum Vorderfußbereich, wo ein Abheben der Zehen am Ballen und an der Vorderseite des Fußes auftritt. Beim Abheben der Zehen drücken im typischen Fall die Zehen auf der medialen Seite von der Lauffläche ab, wenn der Fuß den Boden verlässt, um einen neuen Zyklus zu beginnen.
Das Eindrehen führt zu einem Abrollen des Fußes von seiner seitlichen hinteren Seite zur inneren mittleren Seite. Obwohl das Eindrehen normal und notwendig ist, um eine geeignete Fußpositionierung zu erzielen, kann es die Ursache für Fuß- und Beinbeschwerden der Läufer sein, die zu stark eindrehen. Der typische Läufer, der zu stark eindreht, landet auf der äußeren seitlichen Seite der Ferse in einer aufwärts gedrehten Position und rollt dann medial über die Ferse zur Innenseite der Fußbekleidung über einen Punkt hinaus ab, der als normal anzusehen ist. Obwohl ein gewisses Maß an Eindrehung hilfreich ist, den Druck und die Spannung herabzusetzen, die am Bein liegen, kann eine zu starke Eindrehung Beanspruchungen an den verschiedenen Gelenken, Knochen und dem Weichgewebe hervorrufen. Ein Hochdrehen, was zu einem Abrollen des Fußes von der Mitte zur Seite führt, während nicht wie üblich eine Überdrehung erfolgt, kann gleichfalls zu Fuß- und Beinverletzungen führen, wenn es zu stark ist.
Moderne Lauf- und Gehfußbekleidungen sind Kombinationen von vielen Bauelementen, von denen jedes eine bestimmte Funktion hat, die die Gesamtfähigkeit der Fußbekleidung unterstützt, viele Lauf- oder Gehmeilen auszuhalten, während für eine Polsterung und einen Halt für den Fuß und das Bein gesorgt wird. Sportfußbekleidungsgegenstände sind in zwei Hauptteile, nämlich einen Oberteil und eine Sohle unterteilt. Der Oberteil ist so ausgebildet, dass er eng und bequem den Fuß umschließt, während die Sohle für die Traktion, den Schutz und eine dauerhafte Abriebfläche sorgen muss. Es ist oftmals erwünscht, der Fußbekleidung eine Mittelsohle zu geben, die eine Schicht aus elastischen Polstermaterialien aufweist, um den Schutz und die Stoßabsorption zu verstärken, wenn die Ferse auf den Boden während des Schrittes des Trägers aufsetzt. Das trifft insbesondere für Trainings- oder Joggingfußbekleidungen zu, die so ausgebildet sind, dass sie über lange Strecken oder über lange Zeitintervalle benutzt werden. Diese Polstermaterialien müssen weich genug sein, um den Stoß zu absorbieren, der durch das Aufsetzen des Fußes erzeugt wird, und müssen fest genug sein, um nicht durchzuschlagen, bevor die Stoßenergie des Aufsetzens der Ferse vollständig absorbiert ist.
Es sind auch Versuche unternommen worden, bei einem Fußbekleidungsgegenstand für Halt und Komfort dadurch zu sorgen, dass in Fluidverbindungen miteinander stehende Blasen in eine Sohle eingebaut werden. Beispiele derartiger Einrichtungen sind das auf Rudy erteilte Patent in den USA Nr. 4,183,156, das auf Johnson et al. erteilte Patent in den USA Nr. 4,446,634, das auf Grim erteilte Patent in den USA Nr. 4,999,932, das auf Schutz et al. erteilte österreichische Patent Nr. 200963, HYDROFLOW^®ST, von BROOKS^® Sports Inc. und die EP-A-0 780 064.
Herkömmliche Lauf- und Gehfußbekleidungsgegenstände, die so ausgestaltet sind, dass sie dem Benutzer den größtmöglichen Polsterungseffekt bieten, neigen dazu, in ihrer Stabilität beeinträchtigt zu sein, da ein Zwischensohlenpolsterungssystem verwandt wird, das zu weich ist und eine zu große seitliche Flexibilität für eine Person hat, die überdreht oder eine gewisse Form einer Bewegungssteuerung benötigt. Die seitliche Flexibilität und Verformung der herkömmlichen Polstermaterialien tragen zur Instabilität des Fußknöchelgelenkes bei und erhöhen die Neigung des Läufers zu überdrehen. Diese Instabilität wird als ein Grund für Knieprobleme des Läufers oder andere derartige Sportverletzungen genannt. Das hat zur Folge, dass Personen, die zum Überdrehen neigen, im allgemeinen nicht die derzeitigen Schuhe verwenden, die speziell für einen maximalen Polstereffekt ausgebildet sind, sondern stattdessen schwerere, festere Fußbekleidungen oder Fußbekleidungen mit Bewegungssteuereinrichtungen verwenden, die speziell so ausgebildet sind, dass sie physikalische Probleme wie beispielsweise eine übermäßige Einwärtsdrehung korrigieren. Bewegungssteuereinrichtungen begrenzen die Stärke und/oder das Maß einer Knöchelgelenkeinwärtsdrehung unmittelbar nach dem Aufsetzen des Fußes.
Es sind verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden, einer zu großen Einwärtsdrehung oder Instabilität des Knöchelgelenkes oder Subtalargelenkes vorzubeugen, und in Lauffußbekleidungsstücke als Bewegungssteuereinrichtungen eingebaut worden. Im Allgemeinen sind diese Einrichtungen dadurch gebildet, dass herkömmliche Bauelemente der Fußbekleidung, beispielsweise das Fersengegenstück und/oder die Polstermaterialien der Zwischensohle modifiziert wurden. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung stellen die gegenwärtigen Bewegungssteuereinrichtungen ihr Maß an Halt nicht wiederholt nach, um sich an das sich ändernde Ausmaß der Bewegung von einer Seite zur anderen anzupassen, die jeden Schritt begleitet. Bei einer Benutzung zur Steuerung der Einwärtsdrehung begrenzen stattdessen Einrichtungen wie beispielsweise feste Mittelstifte die Überdrehung dadurch, dass ein im Wesentlichen starrer Aufbau mit konstanter Steifigkeit und konstanter Stärke des Haltes vorgesehen wird, der gegen die mediale Seite des Fußes drückt, was die Innenrotation des Knöchelgelenkes begrenzt. Beispiele für Bewegungssteuereinrichtungen sind das auf Kilgore et al. erteilte Patent in den USA 5,046,267, das auf Bates et al. erteilte Patent in den USA 5,155,927 und das auf Gross et al. erteilte Patent in den USA 5,367,791.
Zusammenfassung der Erfindung
Zwei der am stärksten verbreiteten Gründe für Fuß- und Knieverletzungen bei Läufern und Gehern sind die unzureichende Stoßabsorption und der Mangel an geeigneter seitlicher Bewegungssteuerung. Beide Gründe müssen berücksichtigt werden, wenn eine Fußbekleidung entworfen wird, so dass der Träger ein geeignetes Maß an Polsterung und Bewegungssteuerung hat, ohne dass das Gesamtgewicht der Fußbekleidung bezeichnend zunimmt. Viele Läufer, die eine mäßige Bewegungssteuerung benötigen, müssen eine schwere und voluminöse Fußbekleidung benutzen, die durch Halterungseigenschaften gewichtsbelastet und für starke Überdrehungen ausgelegt ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Polsterung und dynamische Bewegungssteuerung in einem einzelnen Mehrblasensystem geschaffen, das eine optimale Polsterung liefert, während es gleichzeitig für das benötigte Maß an Bewegungssteuerung sorgt, indem ein Teil der Fußbekleidung auf die individuelle seitliche Bewegung des Benutzers, d.h. am häufigsten eine Einwärtsdrehbewegung ansprechend versteift wird. Das Blasensystem gemäß der vorliegenden Erfindung berücksichtigt den Weg des Druckmittelpunktes des Fußes während eines typischen Schrittes, um die mediale Steifigkeit auf eine Drehung von der Mitte zur Seite des Fußes zu erhöhen, so dass der mediale Teil der Fußbekleidung um so steifer wird, je mehr ein Benutzer einwärts dreht. Das Blasensystem liefert Komfort und Steuerung ohne das zusätzliche Gewicht und Volumen bekannter Haltekonstruktionen, da der Halt durch den Strom des Fluides im Polstersystem geliefert wird. Das Blasensystem bildet auch ein sich dynamisch änderndes Polstersystem, das dann arbeitet, wenn Druck an seinem Bereich der Fußbekleidung liegt, und in ein Gleichgewicht zurückkehrt, wenn der Druck abgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet Blasen mit leichtem Gewicht zum doppelten Zweck der Polsterung und Bewegungssteuerung. Das hat zur Folge, dass eine Fußbekleidung mit Bewegungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung leichter als ihre gegenwärtigen Gegenstücke ausgebildet werden kann und ein Maß an Halt liefert, das dem Maß an seitlicher Bewegung, beispielsweise Überdrehung bei jedem Schritt des Benutzers entspricht.
Ein Fußbekleidungsgegenstand zum Steuern der Bewegung eines Fußes eines Trägers von einer Seite zur anderen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Oberteil, eine Sohle, die am Oberteil angebracht ist, und ein Blasensystem, das sich in der Sohle der Fußbekleidung befindet. Das System enthält wenigstens eine erste und eine zweite Blasenkammer, die Seite an Seite zueinander und in Fluidverbindung angeordnet sind. Ein erstes Ventil befindet sich zwischen der ersten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer. Das erste Ventil öffnet bei einem bestimmten Wert des Druckes, so dass ein Fluid, das in der ers ten äußeren Blasenkammer enthalten ist, in die zweite Blasenkammer gedrückt wird, wenn der Druck in der ersten Blasenkammer einen bestimmten Wert erreicht, um dadurch den Druck in der zweiten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch den Halt zu erhöhen, den die zweite Blasenkammer auf der Seite gewährt, auf der sie sich befindet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Blasensystem im Fersenbereich der Sohle angeordnet und befindet sich die erste Blasenkammer neben einer Seite des Fersenbereiches wobei eine dritte Blasenkammer neben der anderen Seite des Fersenbereiches angeordnet ist und sich die zweite Blasenkammer zwischen der ersten und der dritten Blasenkammer und in Fluidverbindung damit befindet. Ein zweites Ventil ist zwischen der dritten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer angeordnet. Das zweite Ventil enthält einen zweiten Druckregler, der einen Fluidstrom von der zweiten Blasenkammer zur dritten Blasenkammer verhindert, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer unter einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, und der einen Fluidstrom von der zweiten Blasenkammer zu der dritten Blasenkammer zulässt, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer auf dem zweiten vorbestimmten Druck oder über diesem Druck liegt, um dadurch den Druck in der dritten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch den Halt zu erhöhen, den die dritte Blasenkammer gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung umfasst gleichfalls ein Ausführungsbeispiel, das Fluid von einer zentralen Kammer in zwei äußere Kammern drückt, die diese umgeben, um den Fuß zu stabilisieren und ein mediales und seitliches Drehen des Fußes zu verhindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel erlauben es Ventile, die in den Leitungen angeordnet sind, die die Kammern verbinden, dass das enthaltene Fluid sofort von der zentralen Kammer in die äußeren Kammern strömt, wenn ein Druck an der zentralen Kammer liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Richtung des unmittelbaren Fluidstromes zwischen der zentralen Kam mer und der ersten äußeren Kammer der Richtung entgegengesetzt, die oben bezüglich des anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel strömt Fluid unmittelbar von der zentralen Kammer zu den beiden äußeren Kammern, wenn ein Druck anliegt. Fluid strömt nur von der ersten äußeren Kammer zur zentralen Kammer, wenn es während der Ruhephase des Lauf- oder Gehschrittes dahin langsam zurückströmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht eines Fußbekleidungsgegenstandes mit einem Blasensystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A zeigt eine Draufsicht auf das Blasensystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer einzelnen Leitungsgehäuse zwischen den Blasenkammern;
2B zeigt eine perspektivische Ansicht des Blasensystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A zeigt eine Draufsicht auf das Blasensystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei Leitungssträngen, die zwischen den Blasenkammern verlaufen;
3B zeigt eine Draufsicht auf das Blasensystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei Leitungssträngen, die zwischen den Blasenkammern verlaufen;
4 zeigt den typischen Weg des Druckmittelpunktes eines Fußes während eines Schrittes;
5A und 5B zeigen Querschnittsansichten ohne Ventile längs der Linien 5A-5A und 5B-5B der 3A und 3B zur Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele der Leitungen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
6 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Blasensystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele im Einzelnen
Ein Sportfußbekleidungsgegenstand 80, der ein dynamisches Polster- und Bewegungssteuerblasensystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, ist in 1 dargestellt. Die Fußbekleidung 80 besteht aus einem Oberteil 75 zum Bedecken des Trägerfußes und einer Sohlenanordnung 85. Das Blasensystem 10 ist in eine Zwischensohlenschicht 60 eingebaut. Eine Außensohlenschicht 65 zum Kontakt mit dem Boden ist an wenigstens einem Teil der Zwischensohlenschicht 60 befestigt, um die Sohlenanordnung 85 zu bilden. Eine Einlegesohle 70 ist vorzugsweise im Schuhoberteil 75 angeordnet. In Abhängigkeit vom Material der Zwischensohle und den Leistungsanforderungen an den Schuh kann die Zwischensohlenschicht 60 auch ein Teil der den Boden kontaktierenden Fläche oder die gesamte den Boden kontaktierende Fläche bilden, so dass ein Teil der Außensohlenschicht 65 oder die gesamte Außensohlenschicht 65 fehlen kann. Das Blasensystem 10 befindet sich im Fersenbereich 81 der Fußbekleidung 80 und ist darin durch ein herkömmliches technisches Verfahren beispielsweise durch Einschäumen oder Anordnen in einem ausgeschnittenen Teil einer geschäumten Zwischensohle eingebaut. Ein geeignetes Einschäumverfahren ist in dem für Rudy erteilten Patent in den USA Nr. 4,219,945 beschrieben.
Wie es in den 1 und 2A dargestellt ist, umfasst das Blasensystem 10 eine äußere seitliche Blasenkammer 12 und eine äußere mediale Blasenkammer 14. Eine zentrale Blasenkammer 16 ist zwischen der seitlichen und der medialen Blasenkammer 12, 14 angeordnet und steht in Fluidverbindung damit, so dass die Blasenkammern 12, 14 und 16 Seite an Seite zueinander angeordnet sind. Die seitliche Blasenkammer 12 und die zentrale Blasenkammer 16 stehen über eine erste Leitung 20 in Fluidverbindung miteinander. Eine zweite Leitung 30 stellt die Fluidverbindung zwischen der zentralen Blasenkammer 16 und der medialen Blasenkammer 14 her. Bei dem Ausführungsbeispiel, dass in 2A dargestellt ist, stehen die Kammern 12, 14 und 16 über Leitungen 27 in Fluidverbindung.
Die Blasenkammern 12, 14, 16 und die Leitungen 27 von 2A oder die Leitungen 20, 30 von 3A und 3B sind aus einer thermoplastischen elastomeren Sperrfolie beispielsweise aus Polyesther, Polyurethan, Polyether Polyurethan, wie beispielsweise einer gegossenen oder extrudierten Polyurethanfolie auf Esterbasis mit einer Shorehärte „A" von 80 bis 95, beispielsweise Tetra Plastics TPW-250 gebildet. Andere geeignete Materialien wie sie beispielsweise in dem Patent '156 für Rudy beschrieben sind, können verwandt werden. Unter den zahlreichen thermoplastischen Urethanen, die insbesondere bei der Bildung der Folienschichten verwandt werden können, sind Urethane wie beispielsweise Pellethane^TM (ein Markenprodukt von Dow Chemical Company in Midland, Michigan) Elastollan^® (eine eingetragene Marke der BASF) und ESTANE^® (eine eingetragene Marke von B. F. Goodrich Co.), die alle entweder Ester sind oder auf Ester basieren, besonders zweckmäßig. Thermoplastische Urethane auf Polyester-, Polyether-, Polycaprolacton- und Polycarbonatmakrogelbasis können gleichfalls verwandt werden. Weitere geeignete Materialien schließen thermoplastische Folien, die ein kristallines Material enthalten, wie es in den auf Rudy erteilten Patenten in den USA 4,936,029 und 5,042,176 beschrieben ist, sowie Polyurethane, die Polyesterpolyol enthalten, wie es im auf Bonk et al. erteilten Patent in den USA Nr. 6,013,340 beschrieben ist, oder eine mehrschichtige Folie aus wenigstens einer elastomeren thermoplastischen Materialschicht und einer Sperrmaterialschicht ein, die aus einem Copolymer von Ethylen und Phenylalkohol gebildet ist, wie es in dem auf Mitchell et al. erteilten Patent in den USA Nr. 5,952,065 beschrieben ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Blasenkammern 12, 14, 16 und die Leitungen 27, 20, 30 in einem Stück aus einem ersten und einem zweiten Stück 40, 45 einer elastomeren Sperrfolie gebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Blasenkammern 12, 14, 16 aus einer im Wesentlichen transparenten oder durchscheinenden elas-tomeren Folie gebildet, die es erlaubt, durch die Blasenkammern hindurchzusehen.
Die auf Marion F. Rudy erteilten Patente in den USA Nr. 4,183,156 ('156) und 4,219,945 ('945) beschreiben herkömmliche Schweißtechniken, die zur Formgebung der Blasenkammern 12, 14, 16 und der Leitungen 20, 30 benutzt werden können. Wie es in den Patenten '156 und '945 beschrieben ist, können die Stücke 40 und 45 miteinander verschweißt sein, um die Seitenwände der Blasenkammern 12, 14, 16 und der Leitungen 20, 30 sowie innere Schweißnähte (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in den Blasenkammern zu bilden, damit die Blasenkammern in einer im Wesentlichen flachen Form gehalten sind.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Blasenkammern 12, 14, 16 und die Leitungen 27, 20, 30 unter Verwendung einer herkömmlichen Blasformtechnik gebildet.
Die Blasenkammern 12, 14, 16 können verschweißt sein, um Luft oder ein anderes Fluid auf Umgebungsdruck zu halten, oder mit einem geeigneten Fluid, wie beispielsweise Hexafluorethan, Schwefelhexafluorid, Stickstoff, Luft oder anderen Gasen mit Druck beaufschlagt sein, wie sie in den obigen für Rudy erteilten Patenten '156, '945, '029, oder '176 oder im für Mitchell et al. erteilten Patent '065 erwähnt sind. Bei Druckbeaufschlagung kann das Fluid oder Gas in die Blase über ein Auf blasrohr (nicht dargestellt) in herkömmlicher Weise mittels einer Nadel oder eines hohlen Schweißwerkzeuges einbracht werden. Nach dem Aufblasen kann die Blase an der Verbindungsstelle zwischen der Blase und dem Aufblasrohr oder durch das hohle Schweißwerkzeug um den Aufblaspunkt am Aufblasrohr dicht verschlossen werden.
4 zeigt schematisch den Weg C_p des Mittelpunktes des Druckes, der am Fuß bei einer typischen Laufbewegung liegt. Wie es erkennbar ist, liegt der Druckmittelpunkt am Anfang am hinteren seitlichen Rand des Fußes beim Aufsetzen des Fußes und bewegt sich der Druckmittelpunkt diagonal zur Mitte und nach vorne. Die Bewegung des Druckmittelpunktes zur Mitte ist bezeichnend für die natürliche Einwärtsdrehbewegung, die der Fuß unmittelbar nach dem Aufsetzen ausführt. Wenn der Fuß nach vorne über den Fersenbereich abrollt, endet die Einwärtsdrehbewegung und beginnt der Fuß mit einem gewissen Maß an Aufwärtsdrehung in die entgegengesetzte Richtung, d.h. von der Mitte zur Seite.
Wenn der Druckmittelpunkt des Fußes während des Aufsetzens des Fußes sich in der Mitte quer über die Fußbekleidung 80 bewegt, nimmt der Druck in den Blasen der Reihe nach in Richtung der Einwärtsdrehbewegung zu, bis die mediale Kammern sich füllt und die mediale Seite der Fußbekleidung versteift, um eine zu große Einwärtsdrehbewegung, nämlich eine Drehbewegung über den Punkt hinaus zu vermeiden, der als normal anzusehen ist. Ein Druckgradient, der in den Blasen während des Aufsetzen des Fußes erzeugt wird, bewirkt in Verbindung mit der Einwärtsdrehbewegung des Fußes einen dynamischen Pegel der Bewegungssteuerung, der dem Maß an Überdrehung gleichkommt.
Um diese dynamische Steuerung auszuführen, wird in der in 3A dargestellten Weise der Druck zwischen den Kammern durch das erste und das zweite Strömungsventil 32 gesteuert, die sich in der ers ten und der zweiten Leitung 20, 30 jeweils befinden. Die Ventile 22, 32 schließen Einwegventile wie beispielsweise Vernay Entenschnabelventile oder Klappenventile ein. Die Ventile 22, 32 können auch diejenigen einschließen, die in dem für Auger et al. erteilten Patent in den USA Nr. 5,253,435 und in dem für Auger et al. erteilten Patent in den USA Nr. 5,257,470 beschrieben sind. Einweg- oder Rückschlagventile, die den Fluidstrom auf nur eine Richtung begrenzen und die üblicherweise in medizinischen Einrichtungen wie beispielsweise Spritzen und Küvetten verwandt werden, können gleichfalls benutzt werden. Die Leitung 20 und das Ventil 22 liefern Fluid frei in die Richtung des Schrittes. Die Leitung 30 und das Ventil 32 erlauben es, dass das verdrängte Fluid langsam in seine ursprüngliche Kammer zurückkehrt. Die Ventile 22, 32 sind am vorderen Ende des Blasensystems 10 angeordnet, um sie vor einem Stoß während des Aufsetzens des Fußes zu schützen. Die Leitungen 20, 30 können entweder zwei getrennte Elemente, von denen jedes seine eigene Fluidleitung hat, wie es in 5B dargestellt ist, oder ein einzelnes Element mit zwei Fluidleitungen sein, wie es in 5A dargestellt ist.
Wie es in 2A dargestellt ist, können die Ventile 22 und 32 durch ein einzelnes Einwegeventil 28 mit langsamen Rückfluss ersetzt sein. Ein einzelnes Ventil 28 befindet sich in einer einzelnen Leitung 27, die zwischen zwei benachbarten Blasen verläuft. Wie bei den Ventilen 22 und 32 würde jedes einzelne Ventil und jede einzelne Leistung in Fluidverbindung mit dem vorderen Ende eines Paares von benachbarten Blasen stehen.
Die Ventile 22 oder das einzelne Einwegeventil 28 können sofort öffnen, wenn der Druck in der Kammer 12 oder 16 als Folge des Aufsetzens eines Fußes ansteigt, um Fluid in die Kammer 16 oder 14 jeweils strömen zu lassen. Die Zeit, über die die regulierenden Elemente in diesen Ventilen offen bleiben können, liegt zwischen einer und fünf Millise kunden. Eine bevorzugte Öffnungszeit liegt bei etwa fünf Millisekunden. Die regulierenden Elemente schließen beispielsweise Klappen oder ein Klappenventil ein. Diese Ventile können auch so ausgebildet sein, dass sie für eine Fluidströmung in die Schrittrichtung öffnen, wenn der Differenzdruck zwischen den Blasen einen bestimmten Wert, beispielsweise von einem minimalen Differenzdruck bis zu 10 psi oder einen größeren Differenzdruck erreicht. Es können andere bekannte Druckwerte gleichfalls dazu verwandt werden, diese Ventile auszulösen. Die Auslösedruckwerte variieren in Abhängigkeit von den anfänglichen Abpolsterungsdrucken, die in den Blasen herrschen, wenn diese aufgeblasen sind. Durch die Festlegung der Ventile derart, dass sie bei einem bestimmten Druckunterschied öffnen, ist es möglich, die Blasenkammern und den Fluidstrom an Kunden mit starker Einwärtsdrehung, große Läufer oder andere Benutzer anzupassen, die eine spezielle oder zusätzliche Anpassung der Blasen benötigen.
Bevor die Ferse eines Benutzers aufsetzt ist der bestimmte Druck in den Blasenkammern vorzugsweise gleich: P_L = P_C = P_M. Der Druckbereich in den Blasen liegt vorzugsweise zwischen 15 und 30 psi wobei der bevorzugte Druck 20 psi ist. Das anfängliche Aufsetzen der Ferse erhöht den Druck P_L in der seitlichen Blasenkammer 2 durch deren Verformung. Wenn sich das Aufsetzen des Fußes fortsetzt und P_L P_C oder den Wert, auf den das Strömungsventil 22 geeicht ist, überschreitet, öffnet das Ventil 22 und strömt das Fluid durch die Leitung 20 von der seitlichen Blasenkammer 12 in den zentrale Kammer 16, was einen Druckanstieg in der zentralen Kammer 16 zur Folge hat und zu P_C > P_M führt. Der Druck in der zentralen Blasenkammer 16 steigt weiter mit der Einwärtsdrehbewegung an, da sich der Druckmittelpunkt mittig bewegt, so dass die mediale Blasenkammer 14 zusammengedrückt wird. Wenn P_C den Wert von P_M oder den geeichten Grenzdifferenzwert für das Ventil 22 zwischen den Kammern 14 und 16 überschreitet, öffnet das Ventil 22 und strömt Fluid von der zentralen Blasenkammer 16 in die mediale Blasenkammer 14. Der sich daraus ergebende erhöhte Druck in der Kammer 14 versteift die mediale Seite des Fersenbereiches 81, um jedes weitere mediale Abrollen des Fußes zu verhindern, d.h. die Einwärtsdrehung zu begrenzen. Der erhöhte Druck in der medialen Blasenkammer 14 und die Steifigkeit der medialen Seite der Fußbekleidung 80 hängen von der Stelle und der Kraft des Aufsetzens der Ferse ab.
Das Blasensystem 10 passt sich an das Maß an Einwärtsdrehung während eines Schrittes an und versteift die mediale Seite der Fußbekleidung 80 dementsprechend. Die der Reihe nach erfolgende Zunahme des Druckes von der seitlichen Blasenkammer 12 zur zentralen Blasenkammer 16 zur medialen Blasenkammer 14 kann als rampenartiger Druckanstieg bezeichnet werden. Das Maß an Bewegung von der Seite zur Mitte und die Stelle des Aufsetzens des Fußes schreiben den resultierenden Druck in der medialen Blasenkammer 14 und das sich daraus ergebende Maß an Steifigkeit längs der medialen Seite der Fußbekleidung 80 vor. Der rampenartige Druckanstieg in System 10 ist am größten, wenn der Benutzer am äußeren seitlichen Rand der Fußbekleidung landet, und die sich ergebende Fußbewegung ist stark in der Richtung von der Seite zur Mitte. Wie es oben beschrieben wurde, legt diese Art einer Einwärtsdrehbewegung des Fußes am Anfang einen Druck an die seitliche Blasenkammer 12, wodurch ihr Fluid in die zentrale Blasenkammer 16 gedrückt wird. Wenn sich das Aufsetzen des Fußes fortsetzt, liegt ein Druck an der zentralen Blasenkammer 16 und wird ein Volumen an Fluid in der zentralen Blasenkammer in die mediale Blasenkammer 14 gedrückt, wodurch die mediale Seite der Fußbekleidung 80 versteift wird.
Ein Benutzer, der im allgemeinen nicht überdreht, wird einen geringeren Anfangsdruck an die Seite des Fußbekleidungsstücks legen und weniger Fluid wenn überhaupt in die Blasen 16 und 14 während eines typischen Aufsetzens des Fußes drücken, verglichen mit einem die Einwärtsdrehung überdrehenden Benutzer, der die gleiche Aufsetzkraft hat. Wenn eine Person, die nicht einwärts dreht, die Fußbekleidung 80 benutzt, ist die resultierende Steifigkeit entlang der medialen Seite von der oben beschriebenen verschieden, vorausgesetzt, dass in beiden Fällen das Aufsetzen mit der gleichen Kraft erfolgt. Wenn beispielsweise das Aufsetzen der Ferse eines Benutzers zunächst nur die zentrale Blasenkammer 16 zusammendrückt und der Druck in der seitlichen Kammer 12 unter dem Auslösegrenzwert des Ventils 22 in der Leitung 20 bleibt, wird nur Fluid von der zentralen Blase 16 zur Übertragung auf die mediale Blasenkammer 14 verfügbar sein. Der resultierende Druck in der Kammer 14 wird daher nur gleich der Summe des Fluiddruckes in der Kammer 14 und dem Betrag sein, der von der Kammer 16 übertragen wird. Das Strömungsventil 22, das sich zwischen den Kammern 12 und 16 befindet, wird verhindern, dass Fluid die seitliche Blasenkammer 12 verlässt, bis der Druck in der Kammer 12 über dem Druck liegt, bei dem das Ventil 22 öffnet. Das Ventil 32 hält den Druck in der Kammer 12 auf seinem Anfangswert, entweder dadurch, dass es eine Fluidströmung in die Kammer 12 verhindert oder dass es in Verbindung mit dem Ventil 22 so arbeitet, dass die Fluidmenge, die in die Kammer 12 durch das Ventil 32 eintritt, durch das Ventil 22 in die Kammer 16 austritt. Der Druck in der medialen Blase 14 wird somit nicht auf den addierten Druck ansteigen, der während eines Aufsetzens der Ferse mit stärkerer Einwärtsdrehung erzielt wird, d.h. der damit beginnt, dass der seitliche Teil der Fußbekleidung aufgesetzt wird, da das verfügbare Fluid in der Blase 16 nicht dem von den Blasen 12, 14 und 16 zuaddiert wird. Es wird stattdessen effektiv nur Fluid von den Kammern 14 und 16 einschließen. Je weniger somit ein Läufer einwärts dreht, umso weniger wird die mediale Seite des Schuhs versteift.
Nachdem die Landephase des Läufers vorüber ist, wird ein Gleichgewicht oder ein Anfangsdruck zwischen den Blasen wieder eingestellt, bevor das nächste Aufsetzen der Ferse erfolgt, indem entweder Fluid langsam durch das einzelne Zweiwegeventil 28 oder durch das Ventil 32 ausläuft, was es erlaubt, dass das Fluid zurück in die zentrale und die seitliche Blasenkammer strömt. Die typische Rückgewinnungszeit zum Rückkehren dieser Blasenkammern auf den Ruhedruck liegt zwischen 0,1 und 2 Sekunden, wobei die bevorzugste Zeit bei annähernd einer Sekunde liegt. Wie es oben beschrieben wurde, wird die Rückgewinnungszeit von der Menge an Fluid abhängen, die von jeder Blasenkammer herausgedrückt wurde. Je kleiner die Kammern sind oder je weniger Fluid übertragen wird, umso kürzer wird die Rückgewinnungszeit für das System sein.
Wie es in 6 dargestellt ist, kann sich ein Polstersystem 100 längs der Fußbekleidung 80, d.h. mit Blasenkammern im Fersenbereich und im Bereich des Vorderfußes erstrecken. Das Polstersystem 100 schließt ein Blasensystem 110 ein. Das Blasensystem 110 ist in der selben Weise wie das Blasensystem 10 aufgebaut, wobei gleiche Bauteile in 6 mit gleichen Bezugszeichen wie beim Blasensystem 10 jedoch in der 100er Zahlenserie bezeichnet sind. Die Blasenkammer 112, 114 und 116 arbeiten in der gleichen Weise wie die Blasenkammern 12, 14 und 16 jeweils, indem sie die mediale Seite der Fußbekleidung 80 hinter dem Spann im Fersenbereich 135 versteifen.
Das Polstersystem 100 schließt auch ein Blasensystem 148 ein, das aus Blasenkammern 152 und 156 im Bereich 150 des Vorderfußes gebildet ist, um für eine seitliche Stabilität und eine bessere Funktion beim Laufen oder Springen zu sorgen. Die Blasenkammern 152 und 156 erstrecken sich entlang des Vorderfußbereiches der Fußbekleidung 80 und sind aus demselben Material wie die Blasenkammern 12, 14 und 16 gebildet. Die Blasenkammern 152 und 156 enthalten ein stützendes polsterndes Fluid, das das gleiche sein kann wie es in den hinteren Blasenkammern 112, 114 und 116 verwandt wird, oder das ein anderes Fluid sein kann, das oben beschrieben wurde. Die Blasenkammern 152 und 156 stehen über zwei Leitungen 158, von denen jede ein Ventil 160, 162, aufweist in Fluidverbindung miteinander. Die Ventile 160, 162 sind dieselben wie die Ventile 122, 132 jeweils mit der Ausnahme allerdings, dass sie so ausgebildet sein können, dass sie bei anderen Druckwerten oder Druckdifferenzen als die Blasen 122, 132 arbeiten. Im Gegensatz zum Ventil 122, das oben beschrieben wurde, erlaubt das Ventil 160 eine Fluidströmung in Richtung von der Mitte zur Seite, um die Seite des Vorderfußes der Fußbekleidung 80 bei einem Schritt zu versteifen. Wenn das Aufsetzen des Fußes sich über den Vorderfuß der Fußbekleidung 80 bewegt, strömt Fluid aus der medialen Kammer 152 in die seitliche Kammer 156 um die Seite der Fußbekleidung 80 zu versteifen. Der rampenartige Druckanstieg im Vorderfuß folgt denselben Prinzipien wie im Fersenbereich mit der Ausnahme, dass das Fluid in die entgegen gesetzte Richtung strömt. Der rampenartige Druckverlauf im Vorderfuß versteift die Seite der Fußbekleidung 80, um den Fuß beim Einkeilen oder Drehen für eine höhere Leistung zu halten oder den Vorderfuß während der Vortriebsphase beim Laufen oder Gehen zu halten. Wenn sich die Blasenkammer 156 mit Fluid von der Kammer 152 füllt, erzeugt sie einen Keileffekt im Vorderfuß von dem sich der Benutzer beim Drehen, Springen oder Laufen abdrücken kann. Das Ventil 162 erlaubt einen Rückstrom des Fluides von der Kammer 152 zur Kammer 156.
Das System mit rampenartigem Druckverlauf kann in irgendeiner Anzahl von Kammern unterteilt sein. Seine Wirksamkeit ist durch die relativen Volumina, Positionen und die Anzahl der Kammern bestimmt, die dazu benutzt werden, für die Funktion des rampenartigen Druckverlaufes zu sorgen. Die Anzahl an Kammern, die benutzt werden, basiert wenigstens teilweise auf dem Druck im plantaren Bereich in Abhängig keit von der Zeit für eine gegebene definierte Bewegung. Die Positionierung und die Größe der Blasen hängt von der Art der Fußbekleidung, in die sie eingebaut sind, und der Aktivität ab, für die sie benutzt wird. Beispielsweise kann ein System, das in einem Fußbekleidungsgegenstand angeordnet ist, der dazu bestimmt ist, für Basketball benutzt zu werden, eine andere Größe, einen anderen Ruhedruck und andere Ventilauslösedrucke als eine Fußbekleidung haben, die zum Laufen benutzt wird. Ein Basketballschuh kann weiterhin den Vorderfußteil des Polstersystems 100 enthalten, wohingegen ein derartiges System in einem Laufschuh nicht benötigt wird.
In der vorhergehenden Beschreibung wurden zahlreiche Eigenschaften, Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Die Darstellung ist allerdings nur erläuternd und die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Dynamisches Blasensystem (10) zur Verwendung in einem Fußbekleidungsgegenstand (80), um die Bewegung eines Fußes eines Trägers zu steuern, welches Blasensystem (10) wenigstens eine erste und eine zweite Blasenkammer (12, 16) aufweist, die in Fluidverbindung miteinander stehen, wobei die erste und die zweite Blase (12, 16) Seite an Seite zueinander in einer Richtung von der Mitte zur Seite der Sohle angeordnet sind, und ein erstes Ventil (22) umfasst, das zwischen der ersten Blasenkammer (12) und der zweiten Blasenkammer angeordnet ist, welches erste Ventil einen ersten Druckregler aufweist, der eine Fluidströmung von der ersten Blasenkammer (12) zur zweiten Blasenkammer (16) verhindert, wenn der Druck in der ersten Blasenkammer (12) unter einem vorbestimmten Druck liegt, und der eine Fluidströmung von der ersten Blasenkammer (12) zur zweiten Blasenkammer (16) zulässt, wenn der Druck in der ersten Blasenkammer (12) auf dem oder über dem genannten ersten vorbestimmten Druck liegt, um den Druck in der zweiten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch die Unterstützung zu erhöhen, die durch die zweite Blasenkammer (16) auf der Seite gewährleistet wird, auf der sie angeordnet ist.
Blasensystem nach Anspruch 1, bei dem das erste Ventil ein Einweg-Rückschlagventil ist.
Blasensystem nach Anspruch 2, bei dem das Einweg-Rückschlagventil einen Regler aufweist, der einen Rückstrom des Fluides zur ersten Blasenkammer zulässt, nachdem dieses in die zweite Blasenkammer gedrückt worden ist.
Blasensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem es der Ventilregler ermöglicht, dass die Blasenkammern auf einen anfänglichen Ruhedruck zwischen den Schritten zurückkehren.
Blasensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches weiterhin ein zweites Ventil aufweist, das sich zwischen der ersten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer befindet, wobei das zweite Ventil einen Rückstrom in die erste Blasenkammer ermöglicht.
Blasensystem nach Anspruch 1, welches eine dritte Blasenkammer (14), wobei die zweite Blasenkammer (16) zwischen der ersten (12) und der dritten Blasenkammer in Fluidverbindung damit angeordnet ist, und ein zweites Ventil (22) aufweist, das zwischen der dritten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer angeordnet ist, welches zweite Ventil einen zweiten Druckregler aufweist, der eine Fluidströmung von der zweiten Blasenkammer zur dritten Blasenkammer verhindert, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer unter einem zweiten vorbestimmten Druck liegt, und der eine Fluidströmung von der zweiten Blasenkammer zur dritten Blasenkammer zulässt, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer auf dem oder über dem zweiten vorbestimmten Druck liegt, um den Druck in der dritten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch die Unterstützung zu erhöhen, die die dritte Blasenkammer gewährleistet.
Blasensystem nach Anspruch 6, bei dem die Ventile Einweg-Rückschlagventile sind, die eine Fluidströmung zwischen den Kammern zulassen, wenn das Blasensystem zusammengedrückt wird, um den Druck in der dritten Blasenkammer zu erhöhen und dadurch einen Bereich zu versteifen, in dem sich die dritte Blasenkammer befindet, und die Bewegung des Fußes zu steuern.
Blasensystem nach Anspruch 7, bei dem jedes Einweg-Rückschlagventil einen Regler aufweist, der es ermöglicht, dass Fluid zur ersten und zur zweiten Blasenkammer zurückströmt, nachdem es in die dritte Blasenkammer gedrückt worden ist.
Blasensystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem es die Ventilregler ermöglichen, dass die Blasenkammern auf einen anfänglichen Ruhedruck zwischen den Schritten des Benutzers zurückkehren.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 6 bis 9, welcher weiterhin ein drittes Ventil, das sich zwischen der ersten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer befindet, und ein viertes Ventil umfasst, dass sich zwischen der dritten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer befindet, wobei das dritte und das vierte Ventil eine Rückströmung in die erste und die zweite Blasenkammer jeweils ermöglichen.
Blasensystem nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl von Blasenkammern wenigstens drei Blasenkammern einschließlich zweier äußerer Blasenkammern und einer zentralen Blasenkammer einschließt, und die Strömungssteuereinrichtungen so ausgebildet sind, dass sie der Reihe nach eine Fluidströmung von einer der äußeren Blasenkammern zu der zentralen Blasenkammer und danach zu der anderen äußeren Blasenkammer lenken, wenn das Auftreffen des Fußes eines Trägers den Druck in der einen äußeren Blasenkammern über einen ersten bestimmten Pegel anhebt und danach der Druck in der zentralen Blasenkammer über einen zweiten bestimmten Pegel ansteigt, um dadurch den Druck in der anderen äußeren Blasenkammer und damit die Unterstützung zu erhöhen, die diese gewährleistet.
Blasensystem nach Anspruch 11, bei dem die Strömungssteuereinrichtungen es erlauben, dass das Fluid von der anderen äußeren Blasenkammer zur zentralen Blasenkammer und zu der einen äußeren Blasenkammer zurückströmt, nachdem der Auftritt mit dem Fuß durch den Benutzer abgeschlossen ist.
Fußbekleidung zum Steuern der Bewegung eines Fußes eines Trägers von einer Seite zur anderen mit einem Oberteil zum Überdecken wenigstens eines Teils des Fußes des Trägers, einer Sohle, die am Oberteil angebracht ist, und einem dynamischen Blasensystem nach Anspruch 1, wobei das Blasensystem in der Sohle angeordnet ist, und wenigstens eine erste und eine zweite Blasenkammer in Fluidverbindung miteinander, wobei die erste und die zweite Blase Seite an Seite zueinander in einer Richtung von der Mitte zur Seite der Sohle angeordnet sind, und ein erstes Ventil umfasst, das zwischen der ersten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer angeordnet ist, welches erste Ventil einen ersten Druckregler aufweist, der einen Fluidströmung von der ersten Blasenkammer zur zweiten Blasenkammer verhindert, wenn der Druck in der ersten Blasenkammer unter einem vorbestimmten Druck liegt, und der eine Fluidströmung von der ersten Blasenkammer zur zweiten Blasenkammer zulässt, wenn der Druck in der ersten Blasenkammer auf dem oder über dem ersten bestimmten Druck liegt, um den Druck in der zweiten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch die Unterstützung zu erhöhen, die durch die zweite Blasenkammer auf der Seite gewährleistet wird, auf der sie angeordnet ist.
Fußbekleidung nach Anspruch 13, bei dem sich die zweite Blasenkammer längs der Mitte erstreckt, um die Einwärtsdrehung zu steuern.
Fußbekleidung nach Anspruch 13, bei dem sich die zweite Blasenkammer längs einer Seite des Vorderfußbereiches erstreckt, um die Aufwärtsdrehung zu steuern.
Fußbekleidungsgegenstand nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei dem sich das Blasensystem im Fersenbereich der Sohle befindet und die erste Blasenkammer neben einer Seite des Fersenbereiches angeordnet ist, die dritte Blasenkammer neben der anderen Seite des Fersenbereiches angeordnet ist und die zweite Blasenkammer zwischen der ersten und der dritten Blasenkammer in Fluidverbindung damit angeordnet ist, ein zweites Ventil zwischen der dritten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer angeordnet ist, welches zweite Ventil einen zweiten Druckregler aufweist, der eine Fluidströmung von der zweiten Blasenkammer zur dritten Blasenkammer verhindert, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer unter einem zweiten vorbestimmten Druck liegt, und der eine Fluidströmung von der zweiten Blasenkammer zur dritten Blasenkammer zulässt, wenn der Druck in der zweiten Blasenkammer auf dem oder über dem zweiten vorbestimmten Druck liegt, um den Druck in der dritten Blasenkammer zu erhöhen und dynamisch die Unterstützung zu erhöhen, die durch die dritte Blasenkammer gewährleistet wird.
Fußbekleidung nach Anspruch 16, bei dem die Ventile Einweg-Rückschlagventile sind, die eine Fluidströmung zwischen den Kammern zulassen, wenn der Fersenbereich zusammengedrückt wird, um den Druck in der dritten Blasenkammer zu erhöhen und dadurch einen Bereich des Fersenbereiches zu versteifen, an dem die dritte Blasenkammer angeordnet ist, und die Bewegung des Fußes zu steuern.
Fußbekleidung nach Anspruch 17, bei dem jedes Einweg-Rückschlagventil einen Regler aufweist, der es ermöglicht, dass das Fluid zur ersten und zur zweiten Blasenkammer zurückströmt, nachdem es in die dritte Blasenkammer gedrückt worden ist.
Fußbekleidung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem sich die dritte Blasenkammer längs der Mitte des Fersenbereiches erstreckt, um die Einwärtsdrehung zu steuern.
Fußbekleidung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, welches weiterhin ein drittes Ventil, das sich zwischen der ersten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer befindet, und ein viertes Ventil umfasst, dass sich zwischen der dritten Blasenkammer und der zweiten Blasenkammer befindet, wobei das dritte und das vierte Ventil eine Rückströmung in die erste und die zweite Blasenkammer jeweils ermöglichen.